Министерство образования и науки Российской Федерации Технический институт (филиал) федерального государственного автономного образовательного учреждения высшего профессионального образования «СевероВосточный федеральный университет имени М.К. Аммосова» в г. Нерюнгри МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К ВЫПОЛНЕНИЮ КУРСОВОГО ПРОЕКТА ПО ДИСЦИПЛИНЕ «Система управления электроприводом» ДЛЯ СТУДЕНТОВ НАПРАВЛЕНИЯ ПОДГОТОВКИ 140400.62 - «Электроэнергетика и электротехника» ПРОФИЛЬ «Электропривод и автоматика» (очная и заочная форма обучения) Нерюнгри 2015 Утверждено учебно-методическим советом ТИ (ф) ФГАОУ ВПО «СВФУ» Составители: К.Я. Шабо, канд. техн. наук, доцент кафедры ЭПиАПП; Рецензент: Антоненков Д. В., к.т.н., доцент кафедры ЭПиАПП Подготовлено на кафедре «Электропривода и автоматизации производственных процессов» Печатается в авторской редакции В методических указаниях рассмотрены теоретические и практические вопросы по дисциплине “Система управления электроприводом”, а также предложены методики решения конкретных задач в курсовом проекте. © Технический институт (ф) СВФУ, 2015 2 Оглавление Введение ................................................................................................................... 4 I. Расчет параметров двигателя .............................................................................. 6 II. Выбор структуры системы управления элетропривода ................................. 7 III. Выбор комплектного тиристорного электропривода .................................... 9 IV. Расчет и выбор элементов силовой части электропривода ........................ 11 V. Расчет параметров силового оборудования ................................................... 13 VI. Синтез регуляторов ......................................................................................... 15 VI.1. Синтез контура тока ................................................................................. 15 VI.2. Синтез контура скорости ......................................................................... 18 VI.3. Синтез контура тока возбуждения .......................................................... 21 VI.4. Синтез контура ЭДС ................................................................................. 24 VII. Построение статических характеристик разомкнутой и замкнутой систем электропривода ......................................................................................... 27 VIII. Исследование качества переходных процессов в проектируемой системе электропривода с применением ЭВМ .................................................. 30 IX. Выбор защит и расчет их уставок ................................................................. 33 IX.1. Защита от аварийных режимов при сборке схемы ................................ 33 IX.2. Нулевая защита ......................................................................................... 33 IX.3. Защита от перенапряжения ...................................................................... 34 IX.4. Максимально-токовая защита ................................................................. 34 IX.5. Максимальная защита цепи возбуждения .............................................. 34 IX.6. Защита от обрыва поля ............................................................................. 35 Список использованных источников .................................................................. 36 Приложение 1. Исходные данные для проектирования .................................... 37 Приложение 2. Выбор типа электропривода ...................................................... 38 Приложение 3. Ряды сопротивлений е24 ............................................................ 40 Приложение 4. Основные параметры тиристоров ............................................. 41 Приложение 5. Параметры трансформаторов .................................................... 42 Приложение 6. Реакторы серии ФРОС ............................................................... 42 Приложение 7. Одностержневые реакторы серии СРОСЗ ............................... 43 Приложение 8. Двухстержневые реакторы серии СРОС и СРОСЗ ................. 43 Приложение 9. Реакторы серии ТРОС ................................................................ 44 Приложение 10. Вспомогательные формулы ..................................................... 44 3 ВВЕДЕНИЕ Современный электропривод на сегодняшний день представляет собой сложную электромеханическую систему, состоящую из электродвигательного, преобразовательного, передаточного и управляющего устройств, предназначенную для приведения в движение органов рабочей машины и управления этим движением. Управление электроприводом заключается в осуществлении пуска, регулирования скорости, торможения, реверсирования, а также поддержания режима работы в соответствии с заданными нормами технологического процесса. Различают регулируемый ЭП, параметры движения, которого могут изменяться по внешним командам, и нерегулируемый. В простейшем случае пуск, регулирование скорости, торможение производится при помощи аппаратов ручного управления. К ним относят рубильники, пакетные выключатели, регулировочные резисторы, контроллеры. Использование этих аппаратов связано с дополнительной затратой времени на управление, а также исключает возможность дистанционного управления, что не приемлемо в современных автоматизированных электроустановках. В мощных электроприводах ручное управление вообще сопряжено с большими трудностями вследствие больших усилий требующихся от человека для совершения переключения аппаратуры. Указанные недостатки и трудности привели к созданию класса аппаратов полуавтоматического и автоматического управления. В данных системах управления используют релейно-контактные аппараты, где основными элементами являются различного рода реле, путевые выключатели, усилители, преобразовательные устройства, широкий спектр разнообразных датчиков, бесконтактные логические элементы, цифровая и аналоговая техника, а также микропроцессоры и микро-ЭВМ. В качестве источника регулируемого напряжения постоянного тока используют, как правило, тиристорные преобразователи (ТО). Такие электроприводы называются тиристорными. В тиристорном электроприводе можно выделить силовую часть и систему управления. Силовая часть состоит из узлов, которые рассчитаны на протекание в них полного тока нагрузки. К ним относятся автоматические выключатели, питающий трансформатор, электродвигатель, силовые тиристоры, число и схема соединения которых определяются номинальными данными и режимом работы электропривода, сглаживающий реактор. Система управления электроприводом включает в себя систему импульсно-фазового управления (СИФУ), формирующую последовательность отпирающих импульсов, систему защит и оперативного управления электроприводом. Различают замкнутые и разомкнутые системы управления. 4 Разомкнутые системы характеризуются тем, что изменение возмущающих воздействий приводит к изменению заданного ранее режима работы электропривода. В замкнутых системах независимо от возмущающих воздействий возможно поддерживать заданный режим работы. Автоматическое управление электроприводами является одним из важных условий для повышения производительности механизмов и производства продукции высокого качества. 5 I. РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ ДВИГАТЕЛЯ 1) Номинальная скорость двигателя ωн = π ∙ nн 30 2) Произведение конструктивной на поток Се = Uн − I Н ∙ R я ωн 3) Скорость холостого хода ω0 = Uя Св Mдв = Pн ωн 4) Номинальный момент двигателя 5) Номинальный ток возбуждения обмотки Iв = 6 Uв Rв II. ВЫБОР СТРУКТУРЫ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕТРОПРИВОДА Структура системы управления электропривода формируется с учетом требований по техническому заданию на электропривод. Основными требованиями к электроприводу являются: поддержание заданной скорости вращения с допустимой точностью по отклонению, величина токоограничения при упоре, ускорение электропривода при пуске. Для управления электроприводом используют два типа систем: разомкнутую и замкнутую. Разомкнутая система имеет низкую точность и ограниченный диапазон регулирования. Для расширения диапазона регулирования и повышения точности используются замкнутые системы регулирования. Смысл замкнутых систем регулирования сводится к тому, что в системе автоматически компенсируется воздействие возмущающих факторов. Для осуществления автоматического регулирования необходимо измерить сигнал обратной связи, затем этот результат сравнить с заданным со значением регулируемой величины и направить результат сравнения регулируемому объекту. Энергии измерительного органа оказывается недостаточно для воздействия на регулирующий орган, поэтому возникает необходимость в применении усилительного устройства. Измерительное устройство, усилитель и регулирующий орган входят в устройство регулятора, осуществляющего процесс регулирования. Таким образом, система автоматического регулирования состоит из регулируемого объекта и регулятора, реагирующего на изменение регулируемой величины. Ограничение момента, развиваемого приводом, до требуемого значения с определенной точностью может произойти, например, при снижении ЭДС преобразователя, питающего якорь двигателя постоянного тока независимого возбуждения. Автоматически это выполняется при использовании соответствующей обратной связи. В данном случае целесообразно применить отрицательную обратную связь по току, которая вступает в действие при достижении током (или моментом при Ф = const) заданного значения. Для управления электроприводом принимаем двухконтурную схему с внешним контуром регулирования скорости и внутренним подчиненным контуром регулирования тока якоря двигателя. Контур регулирования тока настроен на модульный оптимум, а контур регулирования скорости настроен на симметричный оптимум. В качестве внутреннего контура принимаем контур регулирования тока якоря. Он применяется, если требуется обеспечить: - ограничение тока якоря допустимым значением при перегрузках электропривода; 7 - пуск или торможение электропривода с максимально возможным темпом; - дополнительную коррекцию во внешнем контуре регулирования скорости. В качестве внешнего контура принимаем контур регулирования скорости. В структурную схему входят: двигатель постоянного тока, тиристорный преобразователь, регуляторы тока и скорости, датчики обратных связей тока и скорости. 8 III. ВЫБОР КОМПЛЕКТНОГО ТИРИСТОРНОГО ЭЛЕКТРОПРИВОДА Основными техническими данными комплектных тиристорных электроприводов являются номинальные ток Iнтп и напряжение Uнтп . Номинальный ток электропривода должен быть больше или равен номинальному току двигателя: Iнтп ≥ Iндв В состав ЭПУ входят: - электродвигатель постоянного тока с тахогенератором; - ТП для питания якоря электродвигателя, состоящий из силовых тиристоров с системой охлаждения, защитных предохранителей, разрядных и защитных RLC- цепей, СИФУ, устройств выделения аварийного режима, и защиты от перенапряжений; - ТП для питания обмотки возбуждения; - Силовой трансформатор; - Коммутационная и защитная аппаратура в цепях постоянного и переменного тока; - Сглаживающий реактор в цепи постоянного тока; - Устройство динамического торможения; - Система управления электроприводом; - Комплект аппаратов, приборов и устройств, обеспечивающих оперативное управление, контроль состояния и сигнализацию электропривода; - Узлы питания обмоток возбуждения тахогенератора и электромагнитного тормоза; - Контрольно-испытательные стенды. Состав преобразовательной части электропривода: Преобразовательная часть электропривода состоит из силовых тиристоров, системы охлаждения, защитных RC- цепей, системы гальванического разделения и преобразования уровня управляющих импульсов, СИФУ, систем защит и сигнализации, сетевого трансформатора, автоматических выключателей на стороне постоянного и переменного тока, сглаживающего реактора, служащего для уменьшения пульсации тока якоря двигателя. Сетевые трансформаторы по своим номинальным параметрам- напряжению и току, согласуются с номинальными параметрами двигателя. Автоматические выключателя применяются для защиты ТП и электродвигателя в аварийных режимах. В основном используются выключатели серии А3700 и ВАТ-42. 9 Силовая часть ТП: Основной схемой преобразования в комплектных тиристорных электроприводах является трехфазная мостовая. Увеличение номинального тока ТП достигается параллельным включением тиристоров в плече. Защита тиристоров осуществляется предохранителями типа ПП57. Для выравнивания токов в параллельно включенных тиристорах применяют индуктивные делители тока. В вентильных однофазных блоках (БВО) индуктивность делителя равна 4-5 мкГн. Для снятия перенапряжений при коммутации тиристоров используют RC – цепи, включенные параллельно тиристорам. Для потенциального отделения цепей формирования управляющих импульсов тиристоров от высокопотенциальных цепей управляющих электродов устанавливают импульсные трансформаторы. В реверсивных электроприводах используется противопараллельное включение выпрямительных мостов. Для устранения уравнительных токов предусматривается раздельное управление выпрямительными мостами. 10 IV. РАСЧЕТ И ВЫБОР ЭЛЕМЕНТОВ СИЛОВОЙ ЧАСТИ ЭЛЕКТРОПРИВОДА Выбор трансформатора: Поскольку номинальное напряжение двигателя 220В, а электропривод питается от сети 380В используется трансформатор. Максимально-выпрямленное напряжение преобразователя: Udo = K1 ∙ K 2 ∙ K 3 ∙ K 4 ∙ Uн где K1 – коэффициент, учитывающий возможное повышение напряжение в сети на 10%. K1 = 1,1. K 2 – коэффициент, учитывающий падение напряжения в обмотках трансформатора за счёт перекрытия вентилей, в вентилях и реакторе. K 2 = 1,1. K 3 – коэффициент, учитывающий ограничение угла открытия тиристоров инверторной группы. K 3 = 1,1 K 4 – коэффициент, учитывающий запас по напряжению при формировании переходных процессов. K 4 = 1,05 Вторичное напряжение трансформатора: U2ф = Udo KU где K U – коэффициент схемы по напряжению. K U = 2,34 (при мостовой схеме включения тиристоров). U2л = √3 U2ф Коэффициент трансформации: K тр = U1л U2л Вторичный ток трансформатора: I2 = K I ∙ U н , 11 2 0,816 3 где kI – коэффициент схемы по току, K I Первичный ток трансформатора: I1 = I2 /K тр Типовая мощность трансформатора: Sт1 = 3 ∙ U2ф ∙ I2 Типовая мощность трансформатора с учётом мощности обмотки возбуждения: Sт = Sт1 + 0,1 ∙ Sт1 Активное, полное и реактивное сопротивление обмоток трансформатора: RА = ZА = Pк.з 3 ∙ I12 ∙ Ктр 2 Uк% ∙ U2ф 100 ∙ I2 ХА = √ZA2 − R2A 12 V. РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ СИЛОВОГО ОБОРУДОВАНИЯ Выбор тиристоров вентилей производят по среднему значению тока, протекающего по ним и величине приложенного повторяющегося импульсного напряжения. Расчетное среднее значение тока тиристора при максимальном токе двигателя: Imax Iср = , m1 где m1 = 3 для трехфазной мостовой схемы. Наибольшее расчетное значение повторяющегося импульсного напряжения на тиристоре при максимальном напряжении сети: Uобрmax = K1 ∙ K MAX ∙ Udo где КМАХ – коэффициент, учитывающий связь между обратным максимальным напряжением на тиристоре и выпрямленным напряжением. По рассчитанным значениям из справочника выбираем стандартные тиристоры типа. Данный тип тиристоров предназначен для применения в установках общего применения с частотой до 500Гц, допускают эксплуатацию при температуре окружающей среды – 60 до 45С 0. Выбор сглаживающего реактора: Угол управления при номинальном напряжении и токе двигателя: 3∙ХА cos α = Uном + ( π ) + 2 ∙ R A + 2 ∙ R т ) ∙ Iном + 2 ∙ Uт(то) Udoмах α =(.....) Амплитуда первой гармоники пульсаций напряжения: 2 ∙ cosα ∙ √1 + m2 ∙ tg 2 α ∙ Udo , m2 − 1 где m – пульсации выпрямленного напряжения.m=6; Udm(1) = 13 Необходимая индуктивность в цепи выпрямленного тока: LD = Udm(1) , m ∙ ω ∙ q ∙ Iном где q – коэффициент пульсаций q = 0,02. w – круговая частота. w = 314 рад/с. Расчётная индуктивность сглаживающего реактора: Lр = Lд − Lя По номинальному току и рассчитанной индуктивности сглаживающего реактора выбираем СРОС-63/0,5УХЛ4 [3] Расшифровка типа сглаживающего реактора СРОС-63/0,5УХЛ4 С – СУХОЙ Р – Реактор О – Однофазный С – Естественное воздушное охлаждение при открытом исполнении 63 – Типовая мощность кВА 0,5 – Класса напряжения кВ УХЛ4 – тип исполнения и категория размещения ГОСТ 15150-69 Сглаживающие реакторы серии СРОС включают на стороне выпрямленного тока тиристорного преобразователя и рассчитаны для длительной работы при напряжении не выше 500В. Сглаживающие реакторы – очень важные компоненты в системах электропередачи постоянного тока. Назначение этого вида реакторов состоит в снижении величины гармонических токов (пульсаций) на стороне постоянного тока. Постоянный ток, поступающий с выпрямителя в системах постоянного тока, имеет наложенные гармонические составляющие, так называемые пульсации. Сглаживающий реактор соединяется последовательно с выпрямителем, таким образом, через него протекает весь ток нагрузки. Следовательно, назначение сглаживающего реактора – обеспечить высокое сопротивление проходящим через него гармоническим токам, снизить их величину, и, тем самым, сгладить пульсации в составе постоянного тока. 14 VI. СИНТЕЗ РЕГУЛЯТОРОВ VI.1. Синтез контура тока Контур тока является внутренним и выполнен с отрицательной обратной связью по току. Настройку контура тока осуществляет регулятор тока и настраивается на модульный оптимум. При этом один регулятор тока воздействует сразу на оба вентильных преобразователя. U ЗТ iЯ UУ Ud U ОТ Рисунок 1 – Структурная схема контура тока Регулятор тока якоря получает на вход сигнал задания U ЗТ с выхода регулятора скорости и сигнал обратной связи UОТ с выхода датчика тока. На выходе он формирует напряжение управления U У в СИФУ ТП, определяющее угол управления тиристоров . Сигнал обратной связи по току снимается с шунта, установленного в главной цепи; датчик тока осуществляет гальваническое разделение цепей управления от главных цепей и усилению по напряжению. Возможно также использование датчика тока на основе трансформаторов тока, установленных на стороне переменного тока ТП, и ключей, изменяющих полярность обратной связи при переключении выпрямительных мостов. На регулятор тока возлагаются также другие функции: ограничение скорости нарастания тока di/dt, улучшение динамики контура тока в зоне прерывистого тока, компенсация влияния ЭДС двигателя на характеристики контура, обеспечение режима стоянки электродвигателя, управление переключением выпрямительных мостов реверсивного ТП. Замкнутый контур регулирования тока, настроенный на модульный оптимум с учетом неединичной обратной связи имеет передаточную функцию: 15 Wзкт = 1 1 ∙ 2 2 Кот 2 ∙ TμT p + 2 ∙ TμT p + 1 Передаточная функция регулятора тока имеет вид: W(p)рт = k рт + 1 Tит p Пропорциональный коэффициент усиления регулятора тока: k рт = R яц ∙ Tяц аT ∙ TμT ∙ k TП ∙ k OT где аT – параметр оптимизации контура, при настройке на модульный оптимум равен 2; TμT – некомпенсированная постоянная времени контура скорости, TμT = TTП = 0,0064 с TTП – постоянная времени ТП, которая определяет собственное время запаздывания элементов ТП, для 3-х фазной мостовой схемы выпрямления TTП = 0,0064; k тп = k от = Ud0 Uy , – коэффициент тиристорного преобразователя Uy max 2,5∙Iя – коэффициент обратной связи по току R яц = R я + 2 ∙ R А + R Т = R я + 2 ∙ R А + R яц = 0,278 + 2 ∙ 0,057 + 3 ∙ 0,077 + 0,004 = 0,506 Ом 3,14 𝑇яц = 𝐿яц 𝐿яц + 2𝐿тр + 𝐿р = 𝑅яц 𝑅яц k рт = R яц ∙ Tяц αT ∙ TμT ∙ k тп ∙ k ОТ Постоянная интегрирования регулятора тока: 16 3 ∙ XА π ТИТ = 2 ∙ Т μТ ∙ k ТП ∙ k ОТ R яц Рисунок 2 – Схема регулятора тока Для регулятора тока, реализуемого на операционном усилителе передаточная функция записывается: W(p)рт = R oc 1 + R вх R вх ∙ Coc ∙ p K рт = R oc R вх Tит = R вх ∙ Coc Выбирается значение емкости CОС 1 мкФ; R вх = Tит СОС Из стандартного ряда сопротивлений Е24 (ГОСТ 28884-90) выбираем резистор: тогда R ОС = k рт ∙ R вх = 1,208 ∙ 36 = 43,488 кОм Из стандартного ряда сопротивлений Е24 (ГОСТ 28884-90) выбираем резистор: R ОС = 43 кОм [4] 17 VI.2. Синтез контура скорости Контур регулирования скорости является внешним по отношению к контуру регулирования тока, т.е. система является с подчиненным регулированием координат. В системах подчиненного регулирования выходной сигнал регулятора скорости является сигналом задания тока U ЗТ для регулятора тока. На регулятор скорости и связанные с ним узлы возлагаются дополнительные задачи: ограничение сигнала U ЗТ допустимым значением, которое может зависеть от значения потока двигателя Ф, ограничение скорости изменения тока di/dt, формирование требуемой жесткости механических характеристик ЭП, прием сигналов задания скорости двигателя ДВ , обеспечение изменения ДВ с определенным ускорением. Расчетная статическая погрешность поддержания скорости при минимальной уставке: 2 ∙ Tμc ∙ Mc ∙ D1 ∆ω ∆рас = = ωmin J∑ ∙ ω н Т.к. РАС . ЗАД , ( ЗАД 0,1) , то контур скорости настраиваем на симметричный оптимум. Рисунок 3 – Структурная схема контура скорости Замкнутый контур скорости настроенный на симметричный оптимум имеет передаточную функцию без учёта входного фильтра и при наличии неединичной обратной связи: W(p)зкс = 4 ∙ Tμc p + 1 1 ∙ 3 3 2 p2 + 4 ∙ T p + 1 k ос 8 ∙ Tμc p + 8 ∙ Tμc μc Передаточная функция регулятора скорости имеет вид: 18 W(p)зкс = k рс + 1 Tμc p Пропорциональный коэффициент усиления регулятора скорости: J ∙R K рс Кот ∙ дв яц Кот ∙ ТМ ∙ КФ КФ = = 2 ∙ Тμс ∙ Кос ∙ R яц 2 ∙ Тμс ∙ Кос ∙ R яц где Tμc – некомпенсированная постоянная времени контора скорости, Tμc = 2 ∙ TμT Кос = Uзадmax ω0 Постоянная времени интегрирования регулятора скорости: ТИС 8 ∙ Т2μС ∙ R ЯЦ ∙ k OC = k OT ∙ TM ∙ Kф Передаточная функция фильтра: W(p)ф = 1 4 ∙ Tμc p + 1 Рисунок 4 – Входная цепь контура скорости. 19 Для регулятора скорости, реализуемого на операционном усилителе передаточная функция записывается: W(p)рт = R oc.c 1 + R вх.с R вх.с ∙ Сoc.c ∙ p K рт = R oc.c R вх.с Тис = 𝑅вх.с ∙ С𝑜𝑐.𝑐 Выбирается значение емкости С𝑜𝑐.𝑐 = 0,1 мкФ R вх.с = Тис Сос.с Из стандартного ряда сопротивлений Е24 (ГОСТ 28884-90) выбираем резистор: R oc.c = k рс ∙ R вх.c Из стандартного ряда сопротивлений Е24 (ГОСТ 28884-90) выбираем резистор: Передаточная функция фильтра: Rocф W(p)ф = 1 4 ∙ Tμc + 1 = Rвхф R ocф ∙ Сocф p + 1 Выбор элементов фильтра произведем аналогично выбору элементов регулятора скорости. Сocф = 0,1мкф R ВХ.ф = Tμc Coc.ф Из стандартного ряда сопротивлений Е24 (ГОСТ 28884-90) выбираем резистор: 20 Сопротивление задающего потенциометра R зад много меньше R ВХ.ф , т.е. R зад = 0,1 ∙ R ВХ.ф Из стандартного ряда сопротивлений Е24 (ГОСТ 28884-90) выбираем резистор: VI.3. Синтез контура тока возбуждения Рисунок 5 – Структурная схема контура тока возбуждения Регулятор тока возбуждения получает на вход сигнал задания U ЗТ с выхода регулятора ЭДС и сигнал обратной связи UОТ с выхода датчика тока. На выходе он формирует напряжение управления U У в СИФУ ТП, определяющее угол управления тиристоров . Сигнал обратной связи по току снимается с шунта, установленного в главной цепи; датчик тока осуществляет гальваническое разделение цепей управления от главных цепей и усилению по напряжению. Возможно также использование датчика тока на основе трансформаторов тока, установленных на стороне переменного тока ТП, и ключей, изменяющих полярность обратной связи при переключении выпрямительных мостов. На регулятор тока возлагаются также другие функции: ограничение скорости нарастания тока di/dt, улучшение динамики контура тока в зоне прерывистого тока. Замкнутый контур регулирования тока, настроенный на модульный оптимум с учетом неединичной обратной связи имеет передаточную функцию: W(p)зкт = 1 1 ∙ 2 K от 2 ∙ TμT ∙ p2 + 2 ∙ TμT ∙ p + 1 21 Передаточная функция регулятора тока имеет вид: W(p)рт = K рт + 1 Tит ∙ p Пропорциональный коэффициент усиления регулятора тока: K ртв = R в ∙ Tв αT ∙ Tμтв ∙ Ктпв ∙ Котв где aТ – параметр оптимизации контура, при настройке на модульный оптимум равен 2; TμTВ – некомпенсированная постоянная времени контура скорости, TμTВ = TТПВ = 0,0064 с TТПВ – постоянная времени ТП, которая определяет собственное время запаздывания элементов ТП, для 3-х фазной мостовой схемы выпрямления TТПВ = 0,0064 с; Коэффициент тиристорного преобразователя: K тпв = Udo Uy Коэффициент обратной связи по току: K отв = Uymax IВ Так как регуляторы строятся на операционных усилителях серии К553УД2 , то Uymax = 10 В Принимаем постоянную времени обмотки возбуждения Tв = 1,3 с Постоянная интегрирования регулятора тока: Tитв = αT ∙ Tμтв ∙ Ктпв ∙ Котв Rв 22 Рисунок 6 – Схема регулятора тока обмотки возбуждения Для регулятора тока, реализуемого на операционном усилителе передаточная функция записывается: R oc 1 W(p)рт = + R вх R вх ∙ Сoc ∙ p Крт = R oc R вх Tит = R вх ∙ Сoc Выбирается значение емкости CОС 1 мкФ; R вхв = Tитв Сосв Из стандартного ряда сопротивлений Е24 (ГОСТ 28884-90) выбираем резистор: R вх = 18 кОм R осв = k ртв ∙ R вхв Из стандартного ряда сопротивлений Е24 (ГОСТ 28884-90) выбираем резистор: R ос = 1,30 мОм 23 VI.4. Синтез контура ЭДС Контур регулирования ЭДС является внешним по отношению к контуру регулирования тока, т.е. система является с подчиненным регулированием координат. В системах подчиненного регулирования выходной сигнал регулятора ЭДС является сигналом задания тока U ЗТ для регулятора тока. Рисунок 7 – Структурная схема контура ЭДС Замкнутый контур регулирования ЭДС, настроенный на модульный оптимум с учетом неединичной обратной связи имеет передаточную функцию: Wзкт = 1 1 ∙ 2 ∙ p2 + 2 ∙ T Котв 2 ∙ Tμтв μтв ∙ p + 1 Передаточная функция регулятора тока имеет вид: W(p)рт = 1 Тиэ ∙ p где, Tμтв – некомпенсированная постоянная времени контура тока возбуждения, Tμтв = Tтпв = 0,0064 с Tтпв – постоянная времени ТП, которая определяет собственное время запаздывания элементов ТП, для 3-х фазной мостовой схемы выпрямления; Для определения коэффициента kФ, связывающего изменение магнитного потока и тока возбуждения используем характеристику намагничивания. Данная характеристика представляет собой зависимость магнитного потока Ф от тока возбуждения. Характеристика намагничивания двигателя приведена на рисунке 8 24 Ф Рисунок 8 – Кривая намагничивания двигателя Кф = ∆Ф ∆Iв где, Кф – коэффициент магнитной связи (рассчитывается с учётом данных взятых по кривой намагничивания). Коэ = Uоэ Uоэ Uоэ = = Eмах ωмах ∙ К ∙ Фмах ωмах ∙ С Коэ – коэффициент обратной связи по ЭДС. Конструктивный коэффициент двигателя: K= С Фмах Постоянная интегрирования регулятора ЭДС: Tиэ = 2 ∙ TμTВ ∙ K ∙ K ф ∙ Коэ ∙ ωмах Котв 25 Рисунок 9 – Схема регулятора ЭДС двигателя Для регулятора тока, реализуемого на операционном усилителе передаточная функция записывается: W(p)рт = 1 R вх ∙ Сoc ∙ p Tиэ = R вх ∙ Сoc Выбирается значение емкости Сoc = 1мкФ R вхв = Тиэ Сoc Из стандартного ряда сопротивлений Е24 (ГОСТ 28884-90) представленного в Приложении 3 выбираем резистор. 26 VII. ПОСТРОЕНИЕ СТАТИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК РАЗОМКНУТОЙ И ЗАМКНУТОЙ СИСТЕМ ЭЛЕКТРОПРИВОДА Построение характеристик будем вести по двум точкам – при работе двигателя на холостом ходу и в номинальном режиме. Естественная характеристика двигателя: Рисунок 10 – Структурная схема ДПТ НВ Передаточная функция двигателя по задающему воздействию: 1⁄ С WUя→ω (p) = 2 Tя ∙ TМ ∙ p + Tм ∙ p + 1 Тогда при р 0 скорости холостого хода: ω0 = Uя С Передаточная функция двигателя по возмущающему воздействию: R я⁄ 2 ∙ (Tя ∙ p + 1) C WM→ω (p) = − Tя ∙ TМ ∙ p2 + Tм ∙ p + 1 Тогда при р 0 установившееся отклонение скорости: ωуст = Rя ∙ Mc C2 Разомкнутая система: 27 Рисунок 11 – Разомкнутая система Скорость холостого хода остаётся неизменной, т.е. 0 165, 41 рад/с. Передаточная функция разомкнутой системы по возмущающему воздействию: R яц ⁄ 2 ∙ (Tя ∙ p + 1) C WM→ω (p) = − Tя ∙ TМ ∙ p2 + Tм ∙ p + 1 Тогда при р 0 установившееся отклонение скорости: ∆ωуст = − R яц ∙ Mc C2 Замкнутая система с kУ 10,84 Рисунок 12 – Замкнутая система Скорость холостого хода остаётся неизменной, т.е. 0 165, 41 рад/с. Передаточная функция разомкнутой системы по возмущающему воздействию: 28 RЯЦ (Т ЯЦ р 1) (ТТП р 1) (1 kУ kТП kОС 1 ) C 2 C , WМ ( p) Т М Т ЯЦ ТТП T ( T T ) (ТТП Т М ) М ТП ЯЦ 3 2 p р р 1 1 kУ kТП kОС 1 1 kУ kТП kОС 1 1 kУ kТП kОС 1 C C C Тогда при р 0 установившееся отклонение скорости: ∆ωуст = R яц ∙ Мс С2 ∙ (1 + Ку ∙ K тп ∙ Кос ∙ 1⁄С) Для ограничения тока двигателя применяется экскаваторная характеристика. Ток отсечки – ток, при котором наступает режим отсечки, и скорость резко падает до 0 (при токе упора). Зададимся током отсечки: Iотс = 2 ∙ Iн Iст = 2,5 ∙ Iн Скорость в режиме отсечки на естественной характеристике: ωотс = ωо − Iотс ∙ R я С Минимальная скорость с учетом диапазона регулирования: ωmin = ωo D1 На основании расчетов построим статические характеристики двигателя, Разомкнутой и замкнутой системы. 29 VIII. ИССЛЕДОВАНИЕ КАЧЕСТВА ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ В ПРОЕКТИРУЕМОЙ СИСТЕМЕ ЭЛЕКТРОПРИВОДА С ПРИМЕНЕНИЕМ ЭВМ Моделирование контура тока UУ Рисунок 14 – Структурная схема контура тока Рисунок 15 – Схема контура тока в программе MatLab 30 Рисунок 16 – Переходный процесс контура тока (пример). Рисунок 17 – ЛАЧХ и ЛФЧХ контура тока (пример). 31 На основании структурных схем в пункте (6). Синтез регуляторов. Произвести моделирование контуров скорости, возбуждения, ЭДС. (пример): Рисунок 18 – Переходной процесс контура скорости U=10 В . 32 IX. ВЫБОР ЗАЩИТ И РАСЧЕТ ИХ УСТАВОК В релейно-контакторной части комплектного тиристорного электропривода КТЭ выполнен ряд защит, исключающих аварийные режимы при сборке силовой схемы и обеспечивающих отключение двигателя при возникновении аварийных режимов в процессе работы. IX.1. Защита от аварийных режимов при сборке схемы Защита выполнена на реле РЭ1, РЭ2 (тип реле РЭВ-825 , номинальное напряжение 110В, диапазон регулирования срабатывания реле (0,35...0,8) U Н , коэффициент возврата 0,3...0,4) и предназначена для запрета сборки схемы (включения линейного контактора), если на преобразователе или двигателе существует напряжение, превышающие порог срабатывания реле. С целью снижения порога срабатывания катушки реле РЭ1 и РЭ2 выбираются на напряжение вдвое меньше рабочего напряжения двигателя. В приводах на 220 В приняты катушки реле на 110 В. Последовательно с катушками реле включены добавочные резисторы, обеспечивающие номинальный режим работы катушек при полном напряжении преобразователя. Добавочные резисторы зашунтированы размыкающими контактами реле. Таким образом, до момента включения на катушку реле поступает полное напряжение преобразователя. Напряжение втягивания реле регулируется в пределах (0,35...0,8) U Н . Реле настраиваются на минимальное напряжение втягивания. Для приводов на 220В: Uвт = 0,5 ∙ 110 = 55 В IX.2. Нулевая защита Защита выполнена на блокировочном контакторе КН (тип реле МК1-22 номинальное напряжение 220 В, диапазон регулирования срабатывания реле (0,65...1,0) U Н ) в цепь катушки которого включены все остальные защиты от аварийных режимов работающего двигателя, а также блок-контакты аппаратов, контролирующих нормальную работу тиристорного преобразователя, возбудителя и системы регулирования. Контактор КН обеспечивает контроль наличия оперативного напряжения, и исключает самозапуск двигателя после исчезнове33 ния оперативного напряжения и его повторной подачи. Напряжение втягивания контактора КН обычно принимается 145 В, что составляет 65% от напряжения оперативной сети 220В. IX.3. Защита от перенапряжения Защита реализована на реле РПН (тип реле РЭВ-825, номинальное напряжение 220 В, диапазон регулирования срабатывания реле (0,35...0,8), коэффициент возврата 0,3...0,4) и предназначена для отключения двигателя при подаче на него недопустимо большого напряжения от преобразователя (например, вследствие аварии и полного его открытия). Уставка реле РПН рассчитывается по формуле: Uвт = (1,1. .1,15) ∙ Uнд где Uвт – напряжение втягивания РПН; Uнд – номинальное напряжение двигателя; IX.4. Максимально-токовая защита Реализована на реле РМ (тип реле РЭВ-571, номинальный ток катушки реле 630 А, диапазон регулирования срабатывания реле (0,7... 3,0)∙ I Н ). Защита предназначена для отключения двигателя при недопустимой технологической перегрузке. Уставка реле РМ рассчитывается по формуле: Iвт = (1,2. .1,25) ∙ Км ∙ Iн где Iвт – ток втягивания реле РМ; Км – перегрузочная способность двигателя; Iн – номинальный ток двигателя Iвт = (1,2. .2,5) ∙ Км ∙ Iн IX.5. Максимальная защита цепи возбуждения Защита выполнена на реле РМВ (тип реле РЭВ-830, номинальный ток катушки реле 10 А, диапазон регулирования срабатывания реле (0,3...0,65) I Н , ко- 34 эффициент возврата 0,3 -0,4) и предназначена для отключения двигателя при коротком замыкании в цепи обмотки возбуждения. Уставка реле РМВ рассчитывается по формуле : Iвт = 1,1 ∙ IВ расч где Iвт – ток втягивания реле РМВ; IВ расч – расчетное значение тока возбуждения двигателя. При нерегулируемом потоке двигателя принимаем I В.РАСЧ I ВН ( I ВН - номинальный ток возбуждения двигателя) Iв расч = Uв Rв Iвт = 1,1 ∙ IВ расч IX.6. Защита от обрыва поля Защита реализована на реле РОП (тип реле РЭВ-830, номинальный ток катушки реле 10 А, диапазон регулирования срабатывания реле (0,3...0,65) I Н , коэффициент возврата 0,3...0,4) и предназначена для отключения двигателя при обрыве в цепи обмотки возбуждения. При постоянном потоке возбуждения ток втягивания реле РОП рассчитывается по формуле: Iвт = (0,5. .0,7) ∙ IВ расч где IВ расч – расчетное значение тока возбуждения двигателя. Из-за низкого коэффициента возврата реле РОП, схема не гарантирует защиту от недопустимого снижения потока возбуждения (кроме полного обрыва), поэтому ток отпадания реле не регулируется 35 СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 1. «Электропривод»: [Электронный ресурс]. URL: http://www.ingener.info/pagespage-34.html . 2. «Каталог трансформаторов»: [Электронный ресурс]. URL: http://www.rec.su/catalog/tsz-40_066.php. 3. «Трансформаторы специальные преобразовательные»: [Электронный ресурс] URL: http://elektro-him.ru/transformatory_specialnye_preobrazo. 4. «Сглаживающие реакторы»: [Электронный ресурс] URL : http://www.megaom.com/items/index/pn/0/iid/1024.html (Дата обращения: 29.03.2015). 5. «Ряды сопротивлений»: [Электронный ресурс] URL: http://www.radiolibrary.ru/reference/resistorseries/e24.html. 36 ПРИЛОЖЕНИЕ 1 1,5J 2,5J 1,5J 2,5J 1,5J 3,5J 3,5J 2,5J 3,5J 1,5J 2,5J 3,5J 1,5J 2,5J 3,5J 1,5J 2,5J 3,5J 1,5J 2,5J 3,5J 1,5J 2,5J 3,5J 1,5J 2,5J 3,5J 1,5J 1,5J 2,5J 3,5J 1,5J 2,5J 3,5J 37 10 10 15 15 12 10 15 15 20 10 15 15 10 10 14 15 14 10 10 15 15 10 20 15 16 10 12 15 14 10 15 10 16 15 0.5 0.6 1.5 1 1.5 05 1 1.2 0.5 2 1 0.5 0.6 1.5 1 1.5 05 - Допустимое ускорение ε,рад/с𝟐 2 2.2 2.5 2 1.8 2 2 2.2 2.5 2 1.8 2 2 2.2 2.5 2 1.8 2 2 2.2 2.5 2 1.8 2 2 2.2 2.5 2 1.8 2 2 2.2 2.5 2 Статическая ошибка СРП 𝜹𝝎 , % 600:1 500:1 200:1 300:1 800:1 400:! 1000:1 450:1 200:1 350:1 1000:1 500:1 460:1 800:1 600:1 500:1 400:1 700:1 500:1 200:1 800:1 300:1 500:1 400:1 700:1 300:1 600:1 700:1 450:1 650:1 800:1 300:1 850:1 480:1 Статическая ошибка СРС при 𝝎𝒎𝒊𝒏 и Мс = Мн 𝜹𝝎 % 220 440 220 220 440 220 440 220 440 220 440 220 440 220 220 220 220 440 440 220 220 220 220 440 220 220 220 440 220 220 440 220 220 440 Кратность тока стопотворения 𝝀𝟏 12,0 12 4,2 5,6 8,5 11 13 2,2 11 6 7,5 1,1 15 2,2 0,42 0,63 1,1 1,7 2,2 0,6 0,85 1,5 2,5 3,6 0,8 1,25 2,2 3,4 5,3 1,6 2,5 4 7 10,5 Диапазон регулирования скорости 𝑫𝟏 2ПН180М 2ПН-180М 2ПH-180L 2ПH-180L 2ПБ-180L 2ПН-200L 2ПН-200М 2ПН-200М 2ПН-200L 2ПБ-200L 2ПН-225М 2ПН-225L 2ПН-225М 2ПН-225М 2ПН-100L 2ПН-100L 2ПН-100L 2ПН-100L 2ПН-100L 2ПН-112М 2ПН-112М 2ПН-112М 2ПН-112М 2ПН-112М 2ПН-112L 2ПН-112L 2ПН-112L 2ПН-112L 2ПН-112L 2ПН-132М 2ПН-132М 2ПН-132М 2ПН-132М 2ПН-132М Приведенный момент инерции механизма 𝑱∑ кг∙ м𝟐 Тип двигателя 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 Номинальное напряжение,Uн В Число каналов управления 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 Номинальная мощность,Pн кВт Вариант Исходные данные для проектирования 150 200 100 250 230 800 110 140 900 800 590 600 770 120 900 100 160 250 300 800 900 150 300 400 120 200 350 340 400 300 800 140 250 300 ПРИЛОЖЕНИЕ 2 ЭПУ 1М-2-3410П ЭПУ 1М-2-3420П ЭПУ 1М-2-3440П ЭПУ 1М-2-3710П 5 25 115 25 230 25 460 50 115 - ЭПУ1М-2-3720П 50 230 ЭПУ 1М-2-3740П 50 460 ЭПУ1М-2-3920П 80 230 ЭПУ 1М-2-3940П 80 460 ЭПУ 1М-2-4010П 100 115 ЭПУ 1М-2-4020П 100 230 ЭПУ 1М-2-4040П 100 460 ЭПУ 1М-2-4320П 200 230 ЭПУ 1М-2-4340П ЭПУ1М-1-3420Д ЭПУ1М-1-3440Д 200 460 230 460 ЭПУ1М-1-3720Д ЭПУ1М-1-3740Д 25 50 230 460 5 10 6 7 ТТ-1,0 или ТСУДПУ87-75 1,0 (U 2л = 85 В) ТТ-1,6 или ТСУ- ПЯ-250Ф 1,6 (U 2л=85 В) ДПУ127-220 ДР1 ТС-6,3 ПБВ100М (U 2л=104 В) 2ПБВ100Ь ПБВ100Ь ТТ1,6 или ТСУДПУ200-550 1,6 (U 2л=85 В) ТТ-2,5 или ТСУ- ДПУ240-1100 2,5 (U 2л=170 В) ДПУ127-450 ТС-6,3 ДР4 (Шл =208 В) 2ПБВ100М ТС-10 Серия 2П, 4П реактор 4ПФ и др. ТС-6,3 ПБВ112S ТС-6,3 2ПБВ112S ТС-10 ПБВ1З2М ТС-10 ПБВ112S ТС-10 ПБВ112М ТС-10 ПБВ112L ТС-16 ПБВ132М ТС-16 ПБВ132Ь ТС-10 2ПБВ112М ТС-10 2ПБВ112L ТС-16 2ПБВ132S ТС-16 Серия 2П, 4П. реактор 4ПФ и др. ТС-25 2ПБВ132М ТСЗР-40 2ПБВ132Ь ТС-25 Серия 2П, 4П реактор 4ПФ и др. ТС-16 2ПБВ132М ТС-25 2ПБВ132М ТСЗР-40 ТС-25 Серия 2П, 4П реактор 4ПФ и др. ТС-25 2ПБВ132М ТСЗР-40 реактор ТС-10 Серия 2П, 4П, реактор 4ПФ и др. ис110, полнения по 220 ТС-16 опросному лиреактор сту 38 8 - - 9 0.7 - 2000 3000 2000 3000 2000 2000 2000 3000 3,5 4,3 13,7 7,5 3000 2000 3000 2500 14 15 35 14 17,5 21 35 47,7 18,5 22 37 5,3-9,5 8,0-20 - 10 0,8 2,1 3,55 7,16 11 10,5 1,7 1,5-4,5 1,5-10 - n макс, об/мин U ном, В 4 Мдо при n мин, Н-м I ном, А 3 Р ном, кВт U ном, В 2 Двигатель тип I ном, А 1 Параметры цепей якоря возбудителя Трансформатор (рекомендуемый) или реактор Выбор типа электропривода Тип электропривода 750-3000 1500 1500 1000 2000 750-3000 47 76 11-18,5 18,5-37 2000 2000 750-3000 47 1500 47 2000 - 11-18,5 18,5-37 750-3000 47 2000 - 1,5-4,5 1,5-9,8 5,5-9,0 8-18,5 - 30004500 (5000) Продолжение приложения 2 1 ЭПУ1М-1-3920Д 2 3 230 4 460 230 10 5 ТС-25 6 7 8 11-18,5 9 реактор ТС-25 18,5-37 11-18,5 30004000 (4500) реактор ТСЗП-63 реактор ТСЗП-200 18,5-37 20-37 37-75 46-75 25003000 реактор ТСЗП-200 75-160 90-110 реактор 160-250 ТС-10 реактор ТС-16 1,5-4.5 1,5-10 5,3-9,5 реактор ТС-25 8,0-20 11-18,5 реактор ТС-25 18,5—37 11—18,5 реактор ТСЗП-63 реактор 18,5—37 20—37 42—75 ТСЗП-200 45—75 реактор ТСЗП-200 реактор 75—160 90—110 132—250 80 ЭПУ1М-1-3940Д ЭПУ1М-1-4020Д ЭПУ1М-1-4040Д ЭПУ1М-1-4320Д ЭПУ1М-1-4340Д ЭПУ1М-1-4620Д ЭПУ1М-1-4640Д ЭПУ 1М-1-4820Д ЭПУ 1М-1-4840Д ЭПУ 1М-1-3420 Е,М ЭПУ 1М-1-3440 Е,М ЭПУ 1М-1-3720 Е,М ЭПУ 1М-1-3740 Е,М ЭПУ 1М-1-3920 Е,М ЭПУ 1М-1-3940 Е,М ЭПУ 1М-1-4020 Е,М 100 200 400 630 25 50 80 100 ЭПУ 1М-1-4040 Е,М ЭПУ 1М-1-4320 Е,М 200 ЭПУ 1М-1-4340 Е,М ЭПУ 1М-1-4620 Е,М 400 460 230 460 230 460 230 460 230 460 230 460 230 460 230 460 230 460 460 230 460 ЭПУ 1М-2-3420Д 230 ЭПУ 1М-2-3440Д ЭПУ 1М-2-3720Д ЭПУ 1М-2-3740Д 20 5 10 10 10 20 230 ЭПУ 1М-1-4640 Е,М ЭПУ 1М-1 -4820 Е,М ЭПУ 1М-1-4840 Е,М 630 25 20 460 20 5 230 50 460 10 ТС-10 110, реактор 220 ТС-16 реактор ЭПУ 1М-2-3920Д ЭПУ 1М-2-3940Д 80 230 460 10 ТС-25 реактор ЭПУ 1М-2-4020Д ЭПУ 1М-2-4040Д 100 230 460 10 ТС-25, ТС-40 реактор ЭПУ 1М-2-4320Д ЭПУ 1М-2-4340Д ЭПУ 1М-2-4620Д ЭПУ 1 М-2-4640Д ЭПУ 1М-2-4820Д ЭПУ 1М-2-4840Д ЭПУ 1М-2-3420 Е,М ЭПУ 1М-2-3440 Е,М ЭПУ 1М-2-3720 Е,М ЭПУ 1М-2-3740 Е,М 200 400 630 25 50 Серия 2П, 4П, 4ПФ и др. исполнения по опросному листу 1,5-9,8 5,5-9,8 11-18,5 18,5—37 11-18,5 18,5-37 20-37 460 230 реактор ТСЗП-200 37-75 45-75 реактор ТСЗП-200 реактор 90-160 90-110 160-250 ТС-10 реактор ТС-16 реактор 1,5-4,5 1,5-10 5,3-9,5 8,0-20 230 460 230 460 5 10 39 750-3000 750— 3000 750— 2000 750— 1500 - 30004500 (5000) 8-18,5 ТСЗП-63 20 2500 1,5-4,5 230 460 230 460 10 30004000 (4500) 30004500 (5000) 30004500 (5000) 25003000 750-3000 Продолжение приложения 2 ЭПУ 1М-2-3920 Е,М ЭПУ 1М-2-3940 Е,М ЭПУ 1М-2-4020 Е,М ЭПУ 1М-2-4040 Е,М ЭПУ 1М-2-4320 Е,М 80 100 200 ЭПУ 1М-2-4340 Е,М ЭПУ 1М-2-4620 Е,М 400 ЭПУ 1М-2-4640 Е,М ЭПУ 1М-2-4820Е, М ЭПУ 1М-2-4840 Е,М 630 230 460 230 460 230 460 230 460 10 10 10 ТС-25 реактор ТС-25 11-18,5 18,5-37 11-18,5 реактор ТСЗП-63 реактор ТСЗП-200 реактор Серия 2П, 4П, 4ПФ и др. исполнения по опросному листу 18,5-37 20-37 42-75 45-75 75-160 230 ТСЗП-200 90-110 460 реактор 132-250 750-3000 750-2000 750-1500 ПРИЛОЖЕНИЕ 3 Ряды сопротивлений е24 1 Ом 10 Ом 100 Ом 1 кОм 10 кОм 100 кОм 1 мОм 10 мОм 1.1 Ом 11 Ом 110 Ом 1.1 кОм 11 кОм 110 кОм 1.1 мОм 11 мОм 1.2 Ом 12 Ом 120 Ом 1.2 кОм 12 кОм 120 кОм 1.2 мОм 12 мОм 1.3 Ом 13 Ом 130 Ом 1.3 кОм 13 кОм 130 кОм 1.3 мОм 13 мОм 1.5 Ом 15 Ом 150 Ом 1.5 кОм 15 кОм 150 кОм 1.5 мОм 15 мОм 1.6 Ом 16 Ом 160 Ом 1.6 кОм 16 кОм 160 кОм 1.6 мОм 16 мОм 1.8 Ом 18 Ом 180 Ом 1.8 кОм 18 кОм 180 кОм 1.8 мОм 18 мОм 2 Ом 20 Ом 200 Ом 2 кОм 20 кОм 200 кОм 2 мОм 20 мОм 2.2 Ом 22 Ом 220 Ом 2.2 кОм 22 кОм 220 кОм 2.2 мОм 22 мОм 2.4 Ом 24 Ом 240 Ом 2.4 кОм 24 кОм 240 кОм 2.4 мОм 24 мОм 2.7 Ом 27 Ом 270 Ом 2.7 кОм 27 кОм 270 кОм 2.7 мОм 27 мОм 3 Ом 30 Ом 300 Ом 3 кОм 30 кОм 300 кОм 3 мОм 30 мОм 3.3 Ом 33 Ом 330 Ом 3.3 кОм 33 кОм 330 кОм 3.3 мОм 33 мОм 3.6 Ом 36 Ом 360 Ом 3.6 кОм 36 кОм 360 кОм 3.6 мОм 36 мОм 3.9 Ом 39 Ом 390 Ом 3.9 кОм 39 кОм 390 кОм 3.9 мОм 39 мОм 4.3 Ом 43 Ом 430 Ом 4.3 кОм 43 кОм 430 кОм 4.3 мОм 43 мОм 4.7 Ом 47 Ом 470 Ом 4.7 кОм 47 кОм 470 кОм 4.7 мОм 47 мОм 5.1 Ом 51 Ом 510 Ом 5.1 кОм 51 кОм 510 кОм 5.1 мОм 51 мОм 5.6 Ом 56 Ом 560 Ом 5.6 кОм 56 кОм 560 кОм 5.6 мОм 56 мОм 6.2 Ом 62 Ом 620 Ом 6.2 кОм 62 кОм 620 кОм 6.2 мОм 62 мОм 6.8 Ом 68 Ом 680 Ом 6.8 кОм 68 кОм 680 кОм 6.8 мОм 68 мОм 7.5 Ом 75 Ом 750 Ом 7.5 кОм 75 кОм 750 кОм 7.5 мОм 75 мОм 8.2 Ом 82 Ом 820 Ом 8.2 кОм 82 кОм 820 кОм 8.2 мОм 82 мОм 9.1 Ом 91 Ом 910 Ом 9.1 кОм 91 кОм 910 кОм 9.1 мОм 91 мОм 40 ПРИЛОЖЕНИЕ 4 Повторяющееся импульсное напряжение в закрытом состоянии и повторяющееся импульсное обратное напряжение при максимальной температуре 𝐔𝐃𝐑𝐌 , 𝐔𝐑𝐑𝐌, В Ударный повторяющийся ток в открытом состоянии 𝐈ТЗМ , А Пороговое напряжение𝐔𝐓 , В Дифференциальное сопротивление в открытом состоянии 𝐫𝐓 , мОм TII2-I6 TI32-I6 ТТ22-20 ТХ32-25 TI22-25 TI42-32 TI32-40 TI42-40 Т132-50 TI42-50 TI42-63 TI52-63 TI42-80 TI52-80 TI51-100 TI6I-I25 TI6I-I60 TI7I-200 TI23-200 TI7I-250 TI23-250 TI7I-320 TI23-320 TI33-320 TI33-400 TI33-400 TI43-500 TI43-630 TI53-630 TI53-800 Т253-800 Т253-1000 T253-I250 Максимально допустимый средний ток в открытом состоянии𝐈𝐓𝐀𝐕𝐦 , 𝐀 Тип тиристора Основные параметры тиристоров 16 16 20 25 25 32 40 40 50 50 63 63 80 80 100 125 160 200 200 250 250 320 320 320 400 400 500 630 630 800 800 1000 1250 I00-1200 1300-2000 100-1200 1300-2000 100-1200 1300-2000 100-1200 1300-2000 I00-1200 1300-2000 100-1200 1300-2000 100-1200 1300-2000 300-1600 300-1600 300-1600 300-1600 400-1600 300-1600 400-1200 300-1600 400-800 900-2000 400-1600 1800-2400 400-1600 400-1200 1300-2400 1000-1800 2000-2400 1000-1800 400-1200 0,20 0,22 0,30 0,33 0,35 0,38 0,75 0,70 0,80 0,75 1,20 1,10 1,35 1,20 2,0 2,5 4,0 5,0 3,3 6,0 4,5 7,0 5,0 6,0 7,0 8,0 10,0 12,0 14,0 16.0 16,0 20,0 26.0 1,20 1,4 1,15 1.3 1,10 1,25 1,05 1,25 1,03 1,20 0,95 1,15 0,93 1,1 1,15 1,15 1,15 1,15 1,1 I.I 1,0 1,05 0,95 1.2 1,05 1.2 1,1 1,0 1,25 1,15 1.2 1,0 1.0 11,9 23,9 17,2 11,5 10,9 9,5 5,6 7,6 4.6 6,4 4,1 5,3 3,3 4.1 2,54 1,80 1,40 1.0 1.5 0,83 1,08 0,55 0,75 I.I 0,68 0,95 0.57 0,43 0,55 0,34 0.44 0,25 0,14 41 ПРИЛОЖЕНИЕ 5 Параметры трансформаторов Переменный вентильной обмотки Выпрямленный преобразователя 380 ТСП-16/0,7 14,6 380 ТСП-25/0,7 29,1 380 ТСП-63/0,7 58 380 ТСП-100/0,7 ТСП-125/0,7 ГСШ-160/0,7 ТСПМ-160/0,7 ТСЗПМ-200/0,7 ТСЗПМ-200/0,7 ТСПМ-250/0,7 ТСПМ-250/0,7 93 117 143 147 182 206 235 235 380 380 380 380 380 380 380 380 205 205 410 205 410 410 205 205 410 202 416 205 410 208 416 230 230 460 230 460 460 230 230 460 230 460 230 460 230 460 20,5 41 40,5 82 41 82 164 262 164 408 204 514 290 653 326 25 50 25 100 50 I00 200 320 200 500 250 630 350 800 400 Ток XX,% Преобразовательной обмотки 7,3 Потери, Вт Напряжение U Кз,В Вентильной обмотки ТСП-10/0,7 Тип трансформатора Силовой обмотки Номинальный ток, А Номинальная мощность кВА Номинальное напряжение, В 4,7 14 115 320 5,2 8 120 550 5,5 6 190 1100 5,5 5 300 1900 5,8 5,8 4.7 4,7 5,5 5,75 4,5 4,5 4 3 5,2 5,2 1,5 1.5 3,4 3.4 400 470 625 625 800 800 750 750 2300 2700 2550 2550 3100 3200 3800 3700 ХХ КЗ ПРИЛОЖЕНИЕ 6 Реакторы серии ФРОС Основные параметры Тип реактора ФРОС-65/0.5У3 ФРОС-65/0.5У3 ФРОС-125/0.5У3 ФРОС-250/0.5У3 ФРОС-250/0.5У3 ФРОС-250/0.5У3 ФРОС-250/0.5У3 ФРОС-50/0.5У3 ФРОС-1000/0.5У3 ФРОС-1000/0.5У3 ФРОС-1000/0.5У3 Номинальный постоянный ток, А 250 320 500 250 320 800 1000 500 800 800 1000 Номинальная индуктивность, мГн Активное сопротивление, мОм Масса, кг 1.5 1 0.75 6.5 4.2 0.6 0.35 3.25 2.3 5 1.6 6.8 4.5 3 17.6 11.5 1.7 1.1 7.5 4.7 7.2 3.1 82 84 120 216 220 215 210 340 460 510 470 42 Тип реактора СРОСЗ-800МУХЛ4 СРОСЗ-1250МУХЛ4 СРОСЗ-2000МУХЛ4 СРОСЗ-3200МУХЛ4 СРОСЗ-4000МУХЛ4 СРОСЗ-5000МУХЛ4 СРОСЗ-6300МУХЛ4 Параллельное соединение ветвей обмотки реактора Номинальный Индуквыпрямленный тивность, ток, А мГн 1600 0.5 2500 0.2 2500 0.32 4000 0.12 4000 0.2 6300 0.08 6300 0.125 8000 0.1 10000 0.08 12500 0.06 Последовательное соединение ветвей обмотки реактора Номинальный Индуквыпрямленный тивность, ток, А мГн 800 2 1250 0.8 1250 1.28 2000 0.48 2000 0.8 3200 0.32 3200 0.5 4000 0.4 5000 0.32 6300 0.24 Потери в меди, Вт ПРИЛОЖЕНИЕ 7 Одностержневые реакторы серии СРОСЗ 2100 2800 4000 4800 5700 7500 8500 Тип реактора СРОС-800МУХЛ4 СРОСЗ-800МУХЛ4 СРОС-1250МУХЛ4 СРОСЗ-1250МУХЛ4 СРОС-2000МУХЛ4 СРОСЗ-2000МУХЛ4 СРОС-3200МУХЛ4 СРОСЗ-3200МУХЛ4 СРОС-4000МУХЛ4 СРОСЗ-4000МУХЛ4 СРОС-5000МУХЛ4 СРОСЗ-5000МУХЛ4 СРОС-6300МУХЛ4 СРОСЗ-6300МУХЛ4 Параллельное соединение ветвей обмотки реактора ИндукНоминальный тиввыпрямленный ность, ток, А мГн 1600 0.5 2500 0.2 2500 0.32 4000 0.12 4000 0.2 6300 0.08 Последовательное соединение ветвей обмотки реактора ИндукНоминальный тиввыпрямленный ность, ток, А мГн 800 2 1250 0.8 1250 1.28 2000 0.48 2000 0.8 3200 0.32 Потери в меди, Вт ПРИЛОЖЕНИЕ 8 Двухстержневые реакторы серии СРОС и СРОСЗ 1480 1660 2360 2590 3530 3320 6300 0.125 3200 0.5 4900 8000 0.1 4000 0.4 4780 10000 0.08 5000 0.32 5810 12500 0.063 6300 0.252 8000 43 ПРИЛОЖЕНИЕ 9 Реакторы серии ТРОС Основные параметры Тип реактора ТРОС-160УХЛ4 ТРОС-320УХЛ4 ТРОС-630УХЛ4 ТРОС-630УХЛ4 ТРОС-1000УХЛ4 ТРОС-1600УХЛ4 ТРОС-2500УХЛ4 ТРОС-5000УХЛ4 Ток, Эквивалентная Расчетные потери Масса, А индуктивность, мГн в меди, Вт кг 1000 1600 1600 2500 1600 2500 4000 5000 4000 5000 4000 5000 0.5 0.4 0.8 0.315 0.5 0.8 0.315 0.2 0.5 0.315 1 0.630 3550 5500 8100 7600 10700 13600 14500 13300 18800 19300 31100 28800 260 389 685 645 830 1223 1160 1223 1774 1624 2959 3049 ПРИЛОЖЕНИЕ 10 Вспомогательные формулы № п.п. Наименование расчетного параметра, размерность 1. Сопротивление двигателя (цепи якоря) при 15 С , Ом 2. Сопротивление двигателя горячее (перегрев 75 С ), Ом Вс 3. 4. и электромагнитного момента Коэффициент ЭДС рад Нм при номинальном потоке возбуждения А Номинальная угловая скорость вращения, рад с Максимальная угловая скорость вращения при ослабленном 5. поле, рад с 6. Индуктивность двигателя (цепи якоря), Гн 7. Сопротивление обмотки возбуждения при последовательном включении, горячее, Ом 8. Конструктивный коэффициент двигателя 9. Номинальный поток возбуждения двигателя, Вб 44 Расчетная формула, обозначение Rдв Rоя Rдп Rко Rдв гор 1.3 Rдв с k дв Ф дв н U н I н Rдв гор н н макс nн 30 nмакс 30 U 1 Lдв н I н p н Rв гор U вн I вн рN 2a k Ф н Фн k k МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К ВЫПОЛНЕНИЮ КУРСОВОГО ПРОЕКТА ПО ДИСЦИПЛИНЕ « Системы управления электроприводом» ДЛЯ СТУДЕНТОВ НАПРАВЛЕНИЯ ПОДГОТОВКИ 140400.62 - « Электроэнергетика и электротехника» ПРОФИЛЬ « Электропривод и автоматика» (очная и заочная форма обучения) Составители: К.Я. Шабо, В.Р. Киушкина, В.К. Стефанов Технический редактор Л.В. Николаева Подписано в печать .2015. Формат 60х84/16. Бумага тип. №2. Гарнитура «Таймс». Печать офсетная. Печ. л. 6,3. Тираж экз. Заказ . Издательство ТИ (ф) СВФУ, 678960, г. Нерюнгри, ул. Кравченко, 16. Отпечатано в ТИ (ф) ФГАОУ ВПО «СВФУ» г. Нерюнгри 45